芒属植物高密度遗传图谱的构建及比较基因组学分析

摘要

芒属属于禾本科（Poaceae）黍亚科（Panicoideae）、高粱族（Andropogoneae）、甘蔗亚族（Saccharinae），多年生C4植物，对水分、光能和养分有较高的利用率，并且有很高的生物质产量。与甘蔗、高粱等亲缘关系较近，且作为能源作物引起世界范围内广泛的关注。与甘蔗亚族的其他种类不同，芒属植物的染色体基数为19（x=19），相当于高粱染色体的2倍（x=10）。这种情况表明，基因组数目加倍可能发生在和芒属作物亲缘关系相近的祖先。由于芒属植物染色体的复杂性以及自交不亲和的特性，使得建立高密度遗传图谱显得较为困难。高密度遗传图谱不仅可以作为QTL发掘以及QTL定位的辅助工具，而且在了解与芒草同源的模式作物相关基因的基础上，可以通过比较基因组学研究，发掘甚至克隆相关基因。遗传图谱还可以作为基因组序列组装以及全基因组测序的参考。
　　本试验采用Solexa高通量测序RAD-seq技术，对来自芒属植物的两个种及其作图群体进行深度测序。结合生物信息学的方法对所测得的数据进行SNP的挖掘以及高密度遗传图谱的构建。通过与高粱染色体基因组进行比较分析，揭示芒草染色体的进化演变。分析结果如下：
　　1.包括父母本及子代的2532个SNP标记的连锁遗传图谱总长为4458cM，标记间平均遗传距离为1.76cM。比较19个连锁群中，遗传距离最长的为LG4、371cM，最小的为LG13、122cM。连锁群中标记的数目最多为LG14的197个，数目最小的为LG19、80个SNP标记。
　　2.通过比对芒草遗传图谱与高粱染色体基因组发现，比对到高粱基因组的SNP标记表现很好的共线性关系。芒草19个连锁群中，大部分与高粱的染色体有着2:1的对应关系。LG8与高粱的第4和第7个染色体表现共线性，表明在芒草染色体加倍之前，第4和第7号染色体发生了融合。同源到高粱的第2和3号染色体的标记排列顺序表明，芒草LG3和LG12连锁群对应的染色体发生了重排。

目录

声明

符 号 说 明

1 引言

1.1 芒属植物

1.2 芒属植物的利用

1.2.1 芒属植物的开发优势

1.2.2 育种局限

1.3 高通量测序技术

1.3.1第二代测序技术

1.3.2 高通量测序技术的应用

1.4 基因组学研究

1.4.1 遗传作图

1.4.2比较基因组学研究

1.5本研究的立题依据与目的意义

2 试验材料与方法

2.1 试验材料

2.1.1 植物材料

2.1.2 主要酶与生化试剂

2.1.3 主要仪器

2.1.6 生物信息学分析软件

2.2 试验方法

2.2.2 总DNA的提取

2.2.3 DNA定量

2.2.4 RAD测序文库的制备

2.2.5 RAD文库测序

2.2.5 SNP的挖掘及基因分型

2.2.6 遗传图谱构建方法

2.2.6 比较基因组学分析方法

3 结果与分析

3.1.1 序列位点质量检测

3.1.2每条reads的质量的均值分布

3.1.3 对reads的每一个位置计算ATGC碱基的分布情况。

3.1.4 GC含量检测

3.1.4 酶切位点处reads检测

3.1.2 Solexa测序数据初步筛选与统计分析

3.1.3 STACKS统计结果分析

3.2 遗传图谱的构建

3.3 比较基因组学分析

4 讨论

5 结论

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文